用于实现阻抗匹配和功率分配的装置及半导体加工设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置及半导体加工设备。该装置包括一个输入端、至少两个输出端、功率分配电路和阻抗匹配电路，所述输入端用于与射频电源电连接；每个输出端包括用于与外接器件的两端相连的第一端口和第二端口，第二端口为接地端；所述功率分配电路包括与所述输出端一一对应的支路，所述支路的一端作为与之对应的所述输出端的第一端口，支路的另一端与阻抗匹配电路相连，阻抗匹配电路还与输入端相连；每条所述支路上串接有功率分配单元，所述功率分配单元仅包括一个第一可调电容。本发明专利技术提供的装置及半导体加工设备，不仅成本低，而且集成度高，体积减少。

Device for implementing impedance matching and power allocation, and semiconductor processing apparatus

The present invention provides an apparatus for implementing impedance matching and power distribution and a semiconductor processing apparatus. The device comprises an input terminal, at least two output terminals, power distribution circuit and impedance matching circuit, the input end is connected to the RF power output for each power; both ends and the external device connected to the first and second port, second port for the grounding end of the power distribution branch; including the circuit and the output end of the match, one end of the branch as the first port of the output and the corresponding terminal, connected with the other end of the branch impedance matching circuit, impedance matching circuit and is connected with the input end of the branch; each is connected to a power distribution unit, the power distribution only unit includes a first adjustable capacitor. The device and the semiconductor processing equipment provided by the invention not only have low cost, but also have high integration degree and reduced volume.

【技术实现步骤摘要】
用于实现阻抗匹配和功率分配的装置及半导体加工设备
本专利技术属于微电子加工
，具体涉及一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置及半导体加工设备。
技术介绍
半导体设备通常采用射频电源作为等离子体激发源，如物理气相沉积设备、化学气相沉积等，为了实现将射频电源的功率尽可能完全地传递至腔室内，需要在射频电源和反应腔室之间串接阻抗匹配器，以实现射频电源的输入阻抗和输出阻抗相匹配。图1为典型的半导体设备的结构示意图。请参阅图1，在反应腔室100的顶壁上方设置有分别对应反应腔室100的中心区域和边缘区域的内线圈12和外线圈13，反应腔室还包括阻抗匹配器10和电流分配器，其中，阻抗匹配器10的一端与射频电源11电连接，另一端与电流分配器相连，电流分配器与内线圈12和外线圈13相连，具体地，如图1所示，电流分配器包括电流分配电路，其包括第一支路和第二支路，其中，第一支路上先串接并联的第一电感L1和第一可调电容C1，再与内线圈12的一端相连，最后串接第一阻抗R1后接地；第二支路先与外线圈13的一端相连，再串接第二阻抗R2后接地。其中，上述阻抗匹配器10用于实现射频电源11的输入阻抗和输出阻抗匹配，另外，通过调节第一可调电容C1可以实现将射频电源11输出的功率在内线圈12和外线圈13进行分配调节，以相应地将功率信号耦合至腔室与之对应的中心区域和边缘区域，来激发对应区域的工艺气体而形成等离子体。图2为图1中电流分配电路的另一种电路图。请参阅图2，电流分配电路同样包括第一支路和第二支路，其中，第一支路先串接第二电感L2、再与内线圈12的一端相连，最后串接第三阻抗R3后接地；第二支路先串接并联的第三电感L3和第二可调电容C2，再与外线圈13的一端相连，最后串接第四阻抗R4后接地。在此情况下，通过调节第二可调电容C2可以实现将射频电源11输出的功率在内线圈12和外线圈13进行分配调节。由图1和图2可以直接看出：图1中的电流分配电路由第一电感L1、第一可调电容C1、第一阻抗R1和第二阻抗R2组成，其需要4个器件组成；图2中的电流分配电路由第二电感L2、第三阻抗R3、第三电感L3、第二可调电容C2和第四阻抗R4组成，其需要5个器件组成，也就是说，现有的电流分配电路通常需要4～5个电子器件(包括可调电容、电感、阻抗)，元器件较多，成本较高。另外，由于电流分配器和阻抗匹配器10为相互独立的两个部件，比较分散，集成度低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置及半导体加工设备。为解决上述问题之一，本专利技术提供了一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其包括一个输入端、至少两个输出端、功率分配电路和阻抗匹配电路，所述输入端用于与射频电源电连接；每个输出端包括用于分别与外接器件的两端相连的第一端口和第二端口，所述第二端口为接地端；所述功率分配电路包括与所述输出端一一对应的支路，所述支路的一端作为与之对应的所述输出端的第一端口；所述支路的另一端与所述阻抗匹配电路相连，所述阻抗匹配电路还与所述输入端相连；每条所述支路上串接有功率分配单元，所述功率分配单元仅包括一个第一可调电容。优选地，在至少一个所述输出端的第二端口与地之间还串接有第一电容。优选地，至少两个所述外接器件依次套置；除了与位于中心的所述外接器件对应的所述输出端，在每个所述输出端的第二端口与地之间还串接有第一电容；或者，在位于最边缘的所述外接器件对应的所述输出端的第二端口与地之间还串接有第一电容。优选地，所述阻抗匹配电路包括：一条主路，其一端与所述输入端相连，另一端与每条所述支路的另一端相连；第二可调电容，串接在所述主路上；第三可调电容，其一端与所述主路相连，另一端接地。优选地，所述阻抗匹配电路还包括：第一电感，串接在所述主路上。优选地，所述阻抗匹配电路还包括：第二电容，并联设置在所述第二可调电容或所述第三可调电容的两端。优选地，所述装置还包括：第一检测器，用于检测每条所述支路上的功率信号，并将检测到功率信号发送至控制器；第二检测器，用于检测所述主路上的所述射频电源的负载阻抗，并将检测到的负载阻抗发送至控制器；控制器，用于根据所述功率信号和所述负载阻抗控制执行机构调节所述第一可调电容和所述阻抗匹配电路中的阻抗可调元件；执行机构，用于在所述控制器的控制下调节所述第一可调电容、和所述阻抗可调元件。优选地，所述第一检测器包括与所述支路一一对应的电流检测传感器，所述电流检测传感器串接在所述支路上。优选地，所述外接器件为线圈。优选地，所述线圈的结构为平面、立体或部分平面部分立体。本专利技术还提供一种半导体加工设备，包括用于实现阻抗匹配和电流分配的装置，所述用于实现阻抗匹配和电流分配的装置采用本专利技术上述提供的用于实现阻抗匹配和电流分配的装置。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其借助每条支路上的功率分配单元仅包括一个第一可调电容，这在存在两个外接器件(即，内线圈和外线圈)的情况下，功率分配电路仅需要两个第一可调电容即可，因此，与现有技术中需要4～5个电子器件相比，可以减少电子器件数量，尤其在外接器件数量较多时电子器件减少地越明显，优势越尽显；另外，该装置包括一个输入端和至少两个输出端，输入端用于与射频电源电连接，每个输出端包括用于与外接器件的两端相连的第一端口和第二端口，可实现阻抗匹配功能和功率分配功能的整合，为一整体式结构，从而集成度较高。本专利技术提供的半导体加工设备，其采用本专利技术提供的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，不仅成本低，而且集成度高，体积减少。附图说明图1为典型的半导体设备的结构示意图；图2为图1中电流分配电路的另一种电路示意图；图3为本专利技术实施例提供的第一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置应用在反应腔室的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置的工作流程图；图5为本专利技术实施例提供的第二种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的第三种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置的结构示意图；以及图7为本专利技术实施例提供的第四种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置的结构示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的用于实现阻抗匹配且功率分配的装置及半导体加工设备进行详细描述。图3为本专利技术实施例提供的第一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置应用在反应腔室的结构示意图。请参阅图3，本专利技术实施例提供的第一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置应用在反应腔室30上，反应腔室30包括介质窗31、气体喷嘴32、下电极基座33、内线圈34和外线圈35，其中，气体喷嘴32穿过介质窗31位于反应腔室30内，用于向反应腔室30内输送工艺气体；下电极基座33设置在反应腔室30内，用于承载基片S，下电极基座33通过匹配器36与射频电源37电连接，用于向基片提供负偏压；内线圈34和外线圈35设置在介质窗31的上方，且分别对应反应腔室30的中心区域和边缘区域设置。本专利技术实施例提供的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置设置在射频电源38和内线圈34、外线圈35之间，用以实现射频电源38的输入阻抗和输出阻抗的匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其特征在于，其包括一个输入端、至少两个输出端、功率分配电路和阻抗匹配电路，所述输入端用于与射频电源电连接；每个输出端包括用于分别与外接器件的两端相连的第一端口和第二端口，所述第二端口为接地端；所述功率分配电路包括与所述输出端一一对应的支路，所述支路的一端作为与之对应的所述输出端的第一端口；所述支路的另一端与所述阻抗匹配电路相连，所述阻抗匹配电路还与所述输入端相连；每条所述支路上串接有功率分配单元，所述功率分配单元仅包括一个第一可调电容。

【技术特征摘要】
1.一种用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其特征在于，其包括一个输入端、至少两个输出端、功率分配电路和阻抗匹配电路，所述输入端用于与射频电源电连接；每个输出端包括用于分别与外接器件的两端相连的第一端口和第二端口，所述第二端口为接地端；所述功率分配电路包括与所述输出端一一对应的支路，所述支路的一端作为与之对应的所述输出端的第一端口；所述支路的另一端与所述阻抗匹配电路相连，所述阻抗匹配电路还与所述输入端相连；每条所述支路上串接有功率分配单元，所述功率分配单元仅包括一个第一可调电容。2.根据权利要求1所述的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其特征在于，在至少一个所述输出端的第二端口与地之间还串接有第一电容。3.根据权利要求2所述的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其特征在于，至少两个所述输出端分别与依次套置的至少两个所述外接器件相连；除了与位于中心的所述外接器件对应的所述输出端，在其余每个所述输出端的第二端口与地之间还串接有所述第一电容；或者，在位于最边缘的所述外接器件对应的所述输出端的第二端口与地之间还串接有所述第一电容。4.根据权利要求1-3任一所述的用于实现阻抗匹配和功率分配的装置，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括：一条主路，其一端与所述输入端相连，另一端与每条所述支路的另一端相连；第二可调电容，串接在所述主路上；第三可调电容，其一端与所述主路相连，另一端接地。5.根据权利要求4所述的用于实现阻抗匹配和功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：成晓阳，韦刚，卫晶，李兴存，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11